专利名称：风机、水泵专用变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风机、水泵专用变频器(IP5)，具体地说是应用在 风机、泵类、负载上，可轻易实现节省能量，并可达到闭环自动控制的目的。
技术背景变频器目前已广泛应用于工业及供暖锅炉，水泥陶瓷，煤矿、冶金、给 排水及水处理、空调设备、化工、制药、制肥等行业的各类风机和水泵上。 自动控制是IP5系列变频器的最大特点，在处理多种泵类及风机类负载的起 动停止及运转特性都有相应的应用功能。通用的变频器的电路控制板和电源板为同一线路板设置。控制电路通常 包括整流电路、逆变电路、稳压控制电路及功率接口电路等。变频器控制面 板与上盖连为一体，不可自行拆装与远程控制，客户使用不方便。印刷电路 板板与电容等部件采用铜板连接，运行电流比较大，部件采用电缆线连接， 电流达不到要求，而且运行久了，电缆线容易老化，造成产品运行不良。在已有技术中，变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为三相桥式逆 变器，且输出为P丽波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 又如中国专利公开了专利号97210433. X，名称为《电流型变频器》，其控 制电路主要由二极管整流桥模块、滤波电容器、斩波器、电流传感器、晶闸 管逆变桥及控制器等组成。滤波电容器与二极管整流桥模块并联连接，晶闸 管逆变桥通过斩波器与滤波电容器连接在斩波器与晶闸管逆变桥之间。该种 结构的控制电路虽简单，但功率较低。发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种风机、水泵专 用变频器，能自动控制风机、水泵油的液位，温度，压力等，并可在比例和 积分处理后能达到精确控制；散热效果好、结构紧凑、便于安装。本实用新型的主要解决方案是这样实现的本实用新型主要采用在壳体内设置控制线路板、电源板，控制电路设在 控制线路板和电源板上，特征是电源输入电路输出端连接整流电路输入端，
所述的电源输入电路输入电源通过整流电路输出到滤波电路； 所述的整流电路把输入变频器的交流电转换成直流电； 整流电路的输出端连接滤波电路的输入端，所述的滤波电路使交流电流转换成直流电；滤波电路的输出端分别与逆变电路及开关电源电路的输入端连接，所述 的逆变电路把直流电转变成交流电，逆变器的信号由微处理器控制；逆变电路的输出端连接电源输出电路的输入端，所述的电源输出电路是 从逆变电路输出电流到电源输出电路，电源输出电路电流输出电流到电动机； 开关电源电路输出端连接微处理器的输入端，从滤波电路获得电源，输 出电源信号至微处理器；微处理器输入端是开关电源，显示和控制输入面板，电流传感器。微处 理器从面板获得指令信号，用来运算和处理信号；所述的显示和输入面板是显示变频器的状态和控制变频器，面板从微处 理器输入信号，再输出信号到微处理器。电源输出电路连接电流传感器，所述的电流传感器从电源输出电路检测 电流大小，进行信号转换，再反馈到微处理器。 本实用新型与已有技术相比具有以下优点本实用新型能自动控制风机、水泵油的液位，温度，压力等，并可在比 例和积分处理后能达到精确控制；散热效果好、结构紧凑、便于安装，这样 不仅电气上完全隔离，而且使用中间挡板进行隔离，增加了稳定和安全运行 性能；采用了高性能数字信号处理芯片提高了处理速度、灵活性、降低内部 噪音；根据使用的功能来选择，在速度控制方面最多有16段速度可以控制; 内置485通讯在可编程序控制器和变频器之间实现长距离通讯；如果变频器 运行在睡眠延迟期间，流量需求低，低于固定的睡眠频率，电机停止，达到 节能；替代传统的阀门、档板控制方法，即可轻易实现节省能量，并可达到 闭环自动控制的目的。
图l、图2、图3为本实用新型结构示意图。图4为本实用新型电路方框原理图。图5为本实用新型开关电源电路元器件连接原理图。
具体实施方式
下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述本实用新型核心部件电源逆变器3 (绝缘栅双极型晶体管)，其主要功 能是将直流逆变为交流，工作频率高，发热量大。电源逆变器3和散热器紧 密连接，并用螺丝固定，接触面用导热硅胶紧密连接，传热效果好。基础件壳体，侧面开散热窗，散热片产生的热量及时通过该散热窗扩散出去，散热底座采用了阻燃性高的ABS AF303材料制成，使用时可增加安全 系数。在壳体12内部安装散热器印刷电路板等部件，构成其主体框架。在电 源板11上设有继电器2、霍尔电流传感器4、变压器5及门级驱动电路6。主电容1主要作用是直流滤波，发热量大，4个电容安装分布在电源板 的顶端，产生的热量及时地通过壳体的散热窗扩散出去，使壳体内部保持工 作温度。电路控制板7和电源板11中间采用隔板13安装隔离在壳体内。电路控 制板7上主要设有数字信号处理器8及显示和输入面板电路等控制回路部件， 属于弱电部件。而电源板11上设变频器的控制电路，有交流输入(3相交流 380伏)，有直流电(高达直流600伏)，所以电路控制板7和电源板11采用两板独立安装。这样不仅电气上完全隔离，而且使用中间挡板进行隔离，增 加了稳定和安全运行性能耐。在电源板11上设有整流电路、滤波电路、逆变 电路、电源输出、开关电源电路、电流传感器等。上述电路通过导线连接为 控制电路。用户操作使用的接线端子9 (控制部分)控制端子和接线端子10 (电源 部分)电源端子设置在壳体12的下方，输入和输出线都从接线端子9及接 线端子IO处连接。并采用了两种设计方案供用户选择出线挡板一种是有橡 皮套(-NE系列)， 一种是没有橡皮套(-NO系列)。如果用户使用产品的工作 环境灰尘较大，采用有橡皮套型，可以有效地阻挡灰尘进入产品；如果用户 使用产品的工作环境比较干净，采用无橡皮套产品比较合适。采用液晶显示面板进行人机对话，在一些需要远程控制的场合，产品提 供了远程附件包，使产品能够进行远程控制。如图4所示1、电源输入电路的输出端连接到整流电路的输入端电源 输入电路主要是电源输入端子，压敏电阻组成。输入220V/380V交流电源， 其中含有压敏电阻，用来保护变频器的内部电路，防止冲击电压损坏变频器。2、整流电路从电源输入电路输入电源，再通过整流电路，整流电路主要是二极管组成，交流电经过二极管以后，变成直流电，再经过电解电容滤波 以后，变成比较平滑的正弦波。3、 整流电路的输出端连接滤波电路的输入端滤波电路主要是电解电 容组成；从电源输入电路输入电流，使用电解电容器滤波，使电流转换成直流电。4、 滤波电路的输出端连接逆变电路的输入端逆变电路主要是电源逆 变器和稳压电路组成；逆变电路的输入是从滤波电路而来；逆变电路的主要 作用是把直流电转变成交流电源，逆变器的信号由微处理器控制。5、 逆变电路的输出端连接电源输出电路的输入端电源输出电路主要 是电源输出端子组成；电源输出电路是从逆变电路输出电流到电源输出电路， 电源输出电路电流输出电流到风机或水泵。6、 滤波电路连接开关电源电路的输入端从滤波电路后获得电源；作 用是为微处理器提供合适的电源。其输出信号是5V电源信号好微处理器。7、 微处理器分别与逆变电路及显示和控制输入面板连接从电流传感 器获得电流信号，从面板获得指令信号，用来运算和处理信号。8、 电源输出电路连接电流传感器电流传感器从电源输出电路检测电流大小，进行信号转换，再反馈到中央信号处理器。9、 显示和控制输入面板控制输入面板主要是显示变频器的状态和控制变频器。面板从微处理器输入信号，再输出信号到微处理器。如图5所示本实用新型开关电源电路元器件连接关系如下1. 熔断器Fl —端连接直流电源输入端DCP，另一端连接二极管D3和电 容C8。二极管D3的输出端与滤波器LF1相连，电容C8的另一端与零电位DCN 连接。2. 电容C3和Cll串联以后，连接到滤波器LF1的输出端。电容C3和电 容C11之间接地。电容C4和C9串联以后，连接在滤波器LF1的输出端。3. 发光二极管LED1与电阻R3，电阻R4，电容C13串联以后与电容C4， C9并联。在电容C13上并联稳压二极管ZD2。和电压反馈信号。4. 电阻R2和电容C2并联后再与二极管D2串联， 一端连接到电容C4和 变压器Tl上，另一端与变压器Tl和场效应管Ql的漏极相连，5. 场效应管Ql的栅极由门极触发。栅极连接电阻R13和稳压二极管ZD1 ， 另一端连接到滤波器LF1的一侧。场效应管Q1的源极连接电阻R14，电阻R15，
电阻R16。电阻R12连接到外电阻信号Is。6. 滤波器LF1的一侧连接到变压器Tl。电阻R18和二极管D5串联到变 压器Tl上。变压器Tl的二次侧连接二极管Dl。电阻R32和电容C19串联后 与二极管Dl并联。二极管Dl的输出端连接电感Ll和电容C5。电感Ll的另 外一端接输出信号P6。中间并联电容C6，电阻R7，电容C7。7. 变压器Tl的二次侧的两个抽头连接到二极管D4的输入侧。电阻R33 和电容C33串联以后再并联到二极管D4的两端。二极管D4的出现侧并联有 电容C14和电容C15，串联有电感L2。电感L2的另一侧连接电阻R20，电容 C16,电阻R17，电压C17，并且输出信号24P1;8. 电阻R19的另一侧连接光电耦合器PC1，电阻R20和电阻R22串联后 连接到比较器U2的一端。电容C22串联电阻R25和R30。比较器输出信号到 光电耦合器PC1。9. 光电耦合器PC1的输出端连接控制芯片Ul经过电容C24和控制部分 的零电位DCNF。另外一端连接电阻R29再与零电位DCNF相连。10. 控制芯片Ul的1脚是比较端。由外部信号输入VFB经过电阻R24和 电容R21输入到控制芯片Ul。外部信号直接接到控制芯片Ul的2引脚上。 外部输入信号Is输入到控制芯片的引脚3上，通过电容C25与零电位DCNF 相连接。光电耦合器PC1的一端输出连接电阻R26。电阻R26的另外一端连 接到控制芯片U1的引脚4上。在控制芯片U1的引脚4上加上电容C26连接 到零点为DCNF上。11. 控制芯片Ul的接地端5直接与零电位DCNF相连接。控制芯片的比较 端8VREF从光电耦合器PC1输入信号，控制芯片Ul输出电源信号7VCC到电 容C13。控制芯片输出信号60UT输出信号到电容C23。电容C23的另外一端 输出信号Is，连接到电阻R28，电阻R28另外一端连接电阻R31，并且输出 场效应管的门极信号。电阻R31的另一端接到零电位DCNF。
权利要求1、一种风机、水泵专用变频器，采用在壳体内设置控制线路板、电源板，控制电路设在控制线路板和电源板上，其特征是电源输入电路输出端连接整流电路输入端，所述的电源输入电路输入电源通过整流电路输出到滤波电路；整流电路输出端连接滤波电路的输入端，所述的滤波电路使电流转换成直流电；开关电源的输入端与滤波电路输出端连接；滤波电路输出端分别与逆变电路及开关电源电路连接，所述的逆变电路把直流电转变成交流电源，逆变器的信号由微处理器控制；逆变电路的输出端连接电源输出电路的输入端，所述的电源输出电路是从逆变电路输出电流到电源输出电路，电源输出电路电流输出电流到电动机；开关电源电路的输出端连接微处理器，从滤波电路获得电源，输出电源信号至微处理器；微处理器的输入端分别是显示和控制输入面板，电流传感器和开关电源，微处理器从电流传感器获得电流信号，从面板获得指令信号，用来运算和处理信号；所述的显示和输入面板是显示变频器的状态和控制变频器，面板从微处理器输入信号，再输出信号到微处理器。电源输出电路连接电流传感器，所述的电流传感器从电源输出电路检测电流大小，进行信号转换，再反馈到微处理器。
2、 根据权利要求1所述的风机、水泵专用变频器，其特征在于所述的控 制电路板(7)和电源板(11)中间采用隔板(13)隔离。
3、 根据权利要求1所述的风机、水泵专用变频器，其特征在于所述的开 关电源电路元器件连接关系如下(1) .熔断器(Fl) —端连接直流电源输入端(DCP)，另一端连接二极 管(D3)和电容(C8)， 二极管(D3)的输出端与滤波器(LF1)相连，电容(C8)的另一端与零电位(DCN)连接；(2) .电容(C3)和(C11)串联以后，连接到滤波器(LF1)的输出端； 电容C3和电容C11之间接地，电容(C4)和(C9)串联以后，连接在滤波器 (LF1)的输出端；(3) .发光二极管(LED1)与电阻(R3)，电阻(R4)，电容(C13)串联 以后与电容(C4、 C9)并联，在电容(C13)上并联稳压二极管(ZD2)和电 压反馈信号；(4) .电阻(R2)和电容(C2)并联后再与二极管(D2)串联， 一端连 接到电容(C4)和变压器(Tl)上，另一端与变压器(Tl)和场效应管(Ql) 的漏极相连；(5) .场效应管(Ql)的栅极由门极触发，栅极连接电阻(R13)和稳压 二极管(ZD1)，另一端连接到滤波器(LF1)的一侧，场效应管(Ql)的源极 连接电阻(R14)，电阻(R15)，电阻(R16)，电阻(R12)连接到外电阻信号；(6) .滤波器(LF1)的一侧连接到变压器(Tl)，电阻(R18)和二极管 (D5)串联到变压器(Tl)上，变压器(Tl)的二次侧连接二极管(Dl)，电阻(R32)和电容(C19)串联后与二极管(Dl)并联，二极管(Dl)的输出 端连接电感(Ll)和电容(C5)，电感(Ll)的另外一端接输出信号(P6)， 中间并联电容(C6)，电阻(R7)，电容(C7);(7) .变压器(Tl)的二次侧的两个抽头连接到二极管(D4)的输入侧， 电阻(R33)和电容(C33)串联以后再并联到二极管(D4)的两端，二极管(D4)的出现侧并联有电容(C14)和电容(C15)，串联有电感(L2)，电感 (L2)的另一侧连接电阻(R20)，电容(C16)，电阻(R17)，电压(C17)，并且输出信号(Pl);(8) .电阻(R19)的另一侧连接光电耦合器(PC1)，电阻(R20)和电 阻(R22)串联后连接到比较器(U2)的一端，电容(C22)串联电阻(R25) 和(R30),比较器输出信号到光电耦合器(PC1);(9) .光电耦合器(PC1)的输出端连接控制芯片(Ul)经过电容(C24) 和控制部分的零电位(DCNF)，另外一端连接电阻(R29)再与零电位(DCNF) 相连；(10) .控制芯片(Ul)的l脚是比较端，由外部信号输入(VFB)经过 电阻(R24)和电容(R21)输入到控制芯片(Ul)，外部信号直接接到控制芯 片(Ul)的(2)引脚上，外部输入信号输入到控制芯片的引脚(3)上，通 过电容(C25)与零电位(DCNF)相连接，光电耦合器(PC1)的一端输出连 接电阻(R26)，电阻(R26)的另外一端连接到控制芯片(Ul)的引脚(4) 上，在控制芯片(Ul)的引脚(4)上加上电容(C26)连接到零点为(DCNF) 上；(11).控制芯片(Ul)的接地端(5)直接与零电位(DCNF)相连接， 控制芯片的比较端(8VREF)从光电耦合器(PC1)输入信号，控制芯片(Ul) 输出电源信号(7VCC)到电容(C13)，控制芯片输出信号(60UT)输出信号 到电容(C23)，电容(C23)的另一端输出信号，连接到电阻(R28)，电阻(R28) 另外一端连接电阻(R31)，并且输出场效应管的门极信号，电阻(R31)的另 一端接到零电位(DCNF)。
专利摘要本实用新型涉及一种风机、水泵专用变频器。其控制电路主要采用电源输入电路输入端连接整流电路，整流电路连接滤波电路，滤波电路分别与逆变电路及开关电源电路连接，逆变电路连接电源输出电路，开关电源电路连接微处理器，微处理器分别与逆变电路及显示和控制输入面板连接，电源输出电路连接电流传感器。本实用新型能自动控制风机水泵油的液位，温度，压力等，并可在比例和积分处理后能达到精确控制；可轻易实现节省能量，并可达到闭环自动控制的目的；其主要优点散热效果好、结构紧凑、便于安装。
文档编号H02M1/14GK201044416SQ200720036870
公开日2008年4月2日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者朱云亮, 李星坤 申请人:乐星产电(无锡)有限公司